Preparation and study of Ni-Mn-Ga films prepared by sputtering

Abstract

Na última década as ligas ferromagnéticas com memórias de forma têm atraído uma atenção crescente devido à sua importância tecnológica e às suas interessantes propriedades físicas. Em particular, o estudo das propriedades de ligas ferromagnéticas com memórias de forma de Ni2MnGa sob a forma de filmes finos depositados por pulverização catódica por radiofrequência suscita um interesse especial por constituir uma possibilidade de aplicação em micro e nanosistemas. As suas propriedades dependem da estrutura dos filmes finos, que se desenvolve durante o processo de deposição. Neste estudo foram depositados filmes finos de Ni2MnGa em cinco substratos (vidro, Al2O3, Si, SrTiO3 e MgO) com diferentes orientações, sob diferentes condições de pulverização catódica por radiofrequência, e as suas composições, estruturas e propriedades magnéticas foram analisadas através dos métodos de EDS, XRD e VSM, respectivamente. Concluímos que a maioria das amostras apresentam magnetizações de saturação da mesma ordem da magnetização de saturação do material “bulk” com a mesma composição. O comportamento ferromagnético dos filmes finos em estudo é estável até 300K. As medidas de FMR efectuadas revelaram uma temperatura de Curie aproximadamente igual a 350K, o que confirma a qualidade dos filmes finos, dado que a temperatura de Curie do material “bulk” é cerca de 360K. A deposição a baixa temperatura (cerca de 400 ºC) foi, pois, efectuada com sucesso.

ABSTRACT: In the last decade ferromagnetic shape memory alloys (FSMAs) have been attracting increasing attention because of their technological importance and interesting physical properties. In particular, the study of the properties of Ni2MnGa FSMAs as deposited in thin films by r.f. sputtering raises a special interest because of their prospective application to micro and nanosystems. These properties strongly depend on the thin films’ structures which are developed during the process of sputtering deposition. In this study Ni2MnGa thin films deposited on five substrates (glass, Al2O3, Si, SrTiO3 and MgO) with different orientations, under different sputtering conditions had their compositional, structural and magnetic properties studied by EDS, XRD and VSM, respectively. We concluded that most of the samples show saturation magnetisations of the same order of the saturation magnetisation of the bulk material of the same composition. The ferromagnetic behaviour of the thin films under study is stable up to 300K. FMR measurements revealed a Curie temperature (TC) of approx. 350 K, which confirms the thin films’ quality, since bulk TC for the same composition is about 360K. The low temperature deposition (at around 400 °C) was thus successfully achieved.